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      不同類型的光譜成像儀有什么區別?各自有什么優點?

      時間:2024-01-16 點擊:177次

      高光譜成像儀按分光原理的不同大致可以分為:棱鏡色散型光譜成像儀、濾光片型光譜成像儀和干涉型光譜成像儀等不同類型,不同類型的光譜成像儀其原理及特點是不同的。本文對不同類型光譜成像儀的區別及優缺點做了介紹,對此感興趣的朋友不妨了解一下!

      高光譜成像儀

      不同類型光譜成像儀的區別:

      1.棱鏡色散型光譜成像儀與光柵色散型光譜成像儀的區別

      (1)光柵色散型光譜成像儀,對于給定的光柵常數,不同波長的同一級主最大,除第零極外,均不重合,并技波長次序,自第零極開始向左右兩側由短波向長波散開,構成光柵光譜。光柵色散型光譜成像儀,以無色散的零極光譜占能量最多,而且若干個各級主最大在零極主最大兩側對稱分布,所以單獨的每一級,尤其是高級次的光譜,光強很小,這是其缺點之一。

      棱鏡光譜只有按波長次序的一個單一的排列,沒有級可分;實質上棱鏡光譜是由棱鏡對不同波長的第零極最大的不重合引起的,所以棱鏡光譜是零極光譜。

      (2)不同波長的光譜在光柵光譜中的位置,在θ角不是很大的情況下,正比于波長,故光柵光譜又稱為正比光譜,而棱鏡光譜是非正比光譜。

      (3)光柵光譜儀主最大的半角寬度角度值△θ與波長λ成正比,棱鏡光譜儀的最小分辨角也正比于波長。

      (4)光柵光譜儀有較高的分辨率,而與光柵光譜儀具有相同分辨率的棱鏡光譜儀,體積可能會很大。

      2.干涉型光譜成像儀與棱鏡色散型、光柵色散型光譜成像儀的區別

      與傳統棱鏡、光柵色散型光譜成像儀相比,干涉型光譜成像儀具有多通道、高通量、高測量精度、低雜散光等優點。

      (1)多通道優點

      采用傳統的色散型光譜成像儀時,只能讓光譜元一個接一個地依次通過狹縫逐次予以測定。在任何一個瞬間只能測定一個光譜元,來自光源的其它光譜元的能量全被阻截在狹縫之外。測定每一個光譜元所需的時間為△T= T/M(T為測定總時間,M為需測定的光譜元數目)。相反,在干涉光譜成像儀中,所有光譜元的能量是同時通過儀器,同時被接收而產生干涉條紋。每一個光譜元都受到全部時間的測定,比傳統的狹縫色散型儀器長M倍。這是形成干涉光譜成像儀多通道優點的物理機理。

      在傳統光譜儀器中,信噪比正比于(T/M)1/2;而在干涉光譜成像儀中,信噪比正比于斤。這樣,如在相同的時間T內測定一個光譜區間,干涉光譜成像儀的信噪比就可比傳統色散型光譜儀器高(M)1/2倍。因此,多通道優點又稱高信噪比優點。

      (2)高通量優點

      常規的色散型光譜成像儀由于受到狹縫限制,因此接收器所接收到的輻射能量是非常有限的。除空間調制干涉光譜成像儀外,其它干涉光譜成像儀沒有狹縫的限制,輻射通量只與干涉儀平面鏡大小有關。因此在同樣分辨率的情況下,其輻射通量比色散型儀器大得多,從而使接收器接收到的信號與倍哚比增大,因此有很高的靈敏度,有利于弱光譜的測量工作。


      不同類型干涉光譜成像儀的優缺點:

      1.基于Michelson干涉儀的時間調制干涉光譜成像儀是最經典的干涉儀,由于動鏡移動距離決定了光程差的大小,距離越大,光譜分辨率越高,因此,它具有高光譜分辨率的優點。

      2.空間調制干涉光譜成像儀由于其光譜分辨率取決于探測器單元數和單元尺寸,因此光譜分辨率相對較低(一般在幾十個至上百個波數);其優點是由于共光路型,結構緊湊抗干擾和震動能力強;不需要精密掃描動鏡儀器穩定性高;設計加工相對容易,適應性強;具有對光譜測量的實時性,適用于快速運動目標或光譜快速變化目標的測量;狹縫寬度與空間分辨率無關,僅與光譜分辨率有關。

      3.時空聯合調制干涉光譜成像儀具有更為簡單的硬件布局,探測靈敏度遠遠高于空間調制干涉光譜成像儀和色散型光譜成像儀,穩定性高、抗干擾能力強、加工裝調容易。但其對平臺掃描過程中的穩定性要求很高,任何環節帶來的微小誤差都可能嚴重影響復原光譜的準確性。

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